1 概述

机车的撒砂系统是机车的重要组成部分，对机车的安全运行起到至关重要的作用。同时撒砂系统也经常出现各种问题，例如：撒砂阀堵塞、撒砂不顺畅；撒砂管磨漏；砂阀进风管回砂，堵塞进风管；砂子没能落在轨道上等，以上问题与机车撒砂装置以及撒砂系统的控制方式、进风风压等因素有关。针对撒砂系统出现的问题认真研究其根源对于撒砂系统的改进至关重要。

河砂、石英砂等普通砂具有成本低且黏着效果好等优点，在我国铁路的运输作业中应用广泛。全国各路局机务段普遍采用混合砂（即河砂与石英砂均存在于砂箱中）作为增粘介质，且不同机务段采用不同类型的河砂。

图1不同机务段的砂样

图2标准石英砂砂样

2 机车用砂与车轮踏面损伤的关系分析

2.1 砂子硬度对车轮损伤影响

（1）运用问题

某段曾出现40余根轴箱弹簧断裂故障，弹簧断裂部位多发生在距端面一圈多的位置，断口与弹簧轴线呈约45°角，裂纹起裂于弹簧的表面，逐渐形成明显的海滩状疲劳纹（裂纹扩展区），最终快速断裂失效，从机车走行公里数和发生轴位的角度统计，弹簧在20万～40万公里间断裂较多。

图3 轴箱弹簧断裂

（2）机车运用现场情况调查

经了解该段对其配属机车的撒砂系统进行了全面技术改造，将机车原始设计采用的撒砂装置改为重力式撒砂装置，该方式的正常撒砂量要大大高于原始设计正常撒砂量，且所用砂子颗粒度极不均匀，如果砂子的成分过硬和颗粒大小不符合要求，则无法保证车轮碾压时正常粉碎，还会对车轮运转造成垂向冲击和振动，导致包括轴箱弹簧、牵引电机电枢绕组接头承受异常冲击，车轮踏面损伤乃至异常剥离，同时更加易于造成砂粒飞溅入其他机车部件当中。

图4  机车用砂

为了解机车车轮踏面剥离现状与撒砂情况，对某机务段的机车进行了检修现场调研。发现上线运行的机车车轮出现了不同程度的剥离现象，具体表现为麻点状损伤或鱼鳞状剥离现象（见图5），分布在车轮滚动圆圆周方向。

麻点状损伤 鱼鳞状剥离

图5 踏面损伤

3 原因分析与解决方案

3.1 原因分析

通过弹簧的动应力及振动试验可以看出，该局测试机车的轴箱、构架以及牵引电机的振动明显大于其他局测试机车，并持续较大，通过振动加速度频谱分析，振动是由机车本身的车轮振动引起，而造成车轮振动异常的主要原因初步怀疑是车轮不圆、轮轨粘着状态不佳、撒砂量过大和同轴左右车轮轮径差较大。

机车用砂的不规范和撒砂量过大，也会导致轮轨局部接触应力过高，超过材质的接触疲劳强度，萌生疲劳裂纹，并沿变形流线方向向深处发展，形成疲劳剥离裂纹和剥离掉块。

3.2 解决措施

机车在发生弹簧断裂故障后，对故障弹簧进行了更换，并进行了旋轮处理，对机车用砂进行了更换，并对段方车轮旋修后机车运用状况进行跟踪，石英砂在轮轨碾压后成均匀且细小的粉末状，破碎均匀性良好，对车轮造成的损伤较小，所以建议使用石英砂作为增黏介质。所有已发生弹簧断裂故障的机车在经过维修处理后运行至今均未再次发生弹簧断裂故障，运行情况良好。

4 总结

因此，需要严格控制用砂质量，经过调研石英砂在轮轨碾压后成均匀且细小的粉末状，破碎均匀性良好，对车轮造成的损伤较小，推荐使用石英砂作为增黏介质。

参考文献：

[1].张斌，付秀琴，张弘，刘鑫贵.机车车辆车轮踏面剥离现状及其分析.铁道车辆.2005年5月第433卷第5期

[2]. 谭琳. 25G型客车轴箱弹簧折断原因分析及预防措施. 机车车辆工艺. 2010年12月第6期

[3] .翟婉明，蔡成标，王开云. 轨道刚度对列车走行性能的影响. 铁道学报. 2000年12月第22卷第6期